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中阶煤储层气水流动特征与合层排采模拟研究——以黔西大河边区块为例

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中阶煤储层气水流动特征与合层排采模拟研究——以黔西大河边区块...

作者：莫有新中国矿业大学

学位级别：硕士

原位煤层气开发过程中,煤储层孔裂隙中水的连续流动直接影响到储层压降漏斗扩展与煤层气的解吸、产出,因此对保障煤层气井高产、稳产具有重要的意义。本文以六盘水煤田水城矿区大河边区块为研究区,以区内合层开发煤层气井主力产层1#、7#... 详细信息

原位煤层气开发过程中,煤储层孔裂隙中水的连续流动直接影响到储层压降漏斗扩展与煤层气的解吸、产出,因此对保障煤层气井高产、稳产具有重要的意义。本文以六盘水煤田水城矿区大河边区块为研究区,以区内合层开发煤层气井主力产层1#、7#、11#煤层为研究对象,综合运用煤层气地质学、储层地质学、煤层气开发工程等相关理论,分析了研究区煤层气地质条件与合层开发煤层气井多产层特征,开展了系列物理模拟实验,研究了应力敏感性与速度敏感性影响的煤储层渗透率变化规律,并基于水驱、气驱条件下的煤样的低场核磁共振测试,探讨了煤储层孔裂隙中水的赋存、运移特征及其对煤层气解吸产出的影响。基于上述研究,进一步建立了反映煤储层中气体解吸与气水流动的多物理场耦合数学模型,利用COMSOL Multiphysics数值模拟软件构建了工程尺度的井区地质模型,在排采曲线拟合与煤储层参数反演的基础上,开展了煤层气井合层排采制度优化与长期产能预测,量化表征了合层排采管控与煤层气井气水产出的影响,并提出了研究区煤层气井合层排采管控建议,对大河边区块及周边相似地质条件区原位煤层气高效开发具有指导意义。论文研究主要取得了以下认识与成果:(1)研究区龙潭煤系薄至中厚煤层群发育,含煤27～39层,可采及局部可采10层,1#、7#、11#煤为煤层气开发的主力产层。区内煤层埋藏较深,受大河边向斜构造展布控制,总体呈近环形分布。煤体结构以块状、碎粒状为主,少量煤层为块状、粉状。煤中显微裂隙、气孔较发育,孔裂隙连通性较好;压汞孔隙率为1.669%～6.385%,平均孔径介于27.67～45.99nm;试井渗透率在0.0129-0.0164m D,均属于低渗透率煤储层;煤储层压力系数为0.81-0.92,多为低压异常压力系统。(2)气测压敏实验中,随有效应力增大,1#、7#、11#煤样气测渗透率k均呈下降趋势。当有效应力降低,气测渗透率k逐渐恢复,但存在不可逆损失。相同实验条件下,1#、7#、11#煤样的渗透率损害率为88.04%、86.13%、74.24%,渗透率不可逆损害率为40.54%、52.89%、38.13%,分别属于中等偏弱、中等偏强、中等偏弱应力敏感储层。气测速敏实验中,1#、7#、11#煤修正后的气测渗透率损害率分别为26.87%、8.01%、9.24%,表明各煤样的气测速敏效应均较弱。(3)低场核磁共振分析1#、7#、11#煤样有效孔隙度为0.15%、3.01%、1.32%,残余孔隙度为1.52%、3.37%、3.01%,总体表现出煤岩有效孔隙度越大,煤样渗透率越大的相关性。干燥煤试样中,以横向弛豫时间T采的多场耦合数值模拟结果表明:煤储层渗透率变化与煤层气井的排采密切相关,适当增加煤层气井排采强度利于提高合采煤层气井的产气效果。煤储层压力在生产过程中逐渐降低,促使储层有效应力增加,降低了煤储层渗透率,且煤储层渗透率的降幅随着井内液柱单日降幅的增大而增大。在井内液柱压力逐渐降低(套压不变)过程中,煤层气井产气速度逐渐升高。随着液柱压力单日降幅由0.01MPa/d逐渐增大至0.08MPa/d,煤层气井产气速度和累积产气量总体上呈先升高后下降的变化趋势。与其他液柱降幅速度相比,0.05MPa/d的降幅能够获得较高的产气速度和累计产气量。相较于0.01MPa/d的液柱降幅,在0.05MPa/d降幅下煤层气井的最高日产气量增幅为25.18%,平均日产气量增幅为0.132165%,累计产气量增幅为1.210448%;生产6394天后,1#、7#、11#、13#煤层在生产井附近的含气量分别由原来的13.3m/t、12.9m/t、10.5m/t、14.9m/t、降至12.1m/t、11.7m/t、9.4m/t、13.7m/t。合层排采早期,适当提高井底流压降幅,可促进煤储层压降漏斗快速扩展,提高井筒周围煤层气解吸程度。

关键词：中阶煤储层气水渗流储层敏感性低场核磁共振合层排采

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煤层气井合层排采控制方法

煤炭学报 2014年第S2期39卷 422-431页

作者：黄华州桑树勋苗耀宋化发张化军沈国栋中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室江苏徐州221008 中国矿业大学资源与地球科学学院江苏徐州221008 华北油田勘探开发研究院河北任丘062550 铁法煤业(集团)有限责任公司辽宁铁法112700

以铁法盆地大兴井田合层排采工程井DT31井和沁水盆地南部单层排采井QS1井排水产气特征数据为基础,分析了合层排采井各排采控制阶段的流体相态特征与单层排采的异同,总结了合层排采中的层间干扰因素及排采工艺中存在的问题,探讨了单位井... 详细信息

以铁法盆地大兴井田合层排采工程井DT31井和沁水盆地南部单层排采井QS1井排水产气特征数据为基础,分析了合层排采井各排采控制阶段的流体相态特征与单层排采的异同,总结了合层排采中的层间干扰因素及排采工艺中存在的问题,探讨了单位井底流压降幅的产水量和套压作为排采控制指标的控制方法及原理。研究结果表明:不同液面深度下的单位井底流压降幅的产水量可指导制定合排期间的排水强度;合采井深部产层的临界解吸压力液面深度与顶部产层埋深重合,不适宜合层排采;憋压阶段套压的最大值主要受产层顶板埋深和初期排水降液面阶段的总压降值限制。控压产气期,采用阶梯式降套压法,同时需控制套压瞬时降幅和日降幅以防储层激动,合采井在控压产气和控压稳产阶段设置一个最小套压可以缓解产气期间液面深度与浅部产层埋深接近或重合引起的矛盾。

关键词：煤层气合层排采套压铁法盆地沁水盆地

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沁南煤层气合层排采有利开发地质条件

中国矿业大学学报 2014年第6期43卷 1019-1024页

作者：张政秦勇傅雪海中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室江苏徐州221008

针对沁水盆地南部山西组3#与太原组15#煤层煤层气合层排采'整体产能低'及'区域性差异大'的产能特征,探索适合合层排采的有利开发地质条件.以沁水盆地南部22口合层排采煤层气井的产气、产水资料,试井储层压力、试井渗透率、含气量等测试... 详细信息

针对沁水盆地南部山西组3#与太原组15#煤层煤层气合层排采'整体产能低'及'区域性差异大'的产能特征,探索适合合层排采的有利开发地质条件.以沁水盆地南部22口合层排采煤层气井的产气、产水资料,试井储层压力、试井渗透率、含气量等测试数据为依据,采用地质研究与探采测试数据分析相结合的方法,分析了不同地质因素对合层排采井产能特征的控制作用,提出了适合沁南3#与15#煤层合层排采的有利开发地质条件的参数指标.结果表明:平均埋深为500~650m;平均含气量大于14m3/t;储层压力梯度差小于0.08 MPa/hm;渗透率较高且差值不超过1mD;3#煤层的临界解吸压力高于15#煤层,且差值小于0.9MPa,满足合层排采的地质条件要求,可为今后进行规模性开发提供借鉴.

关键词：沁水盆地南部煤层气合层排采控制因素有利地质条件

沁水盆地南部煤层气井产出水源解析及合层排采可行性判识

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煤炭学报 2014年第9期39卷 1892-1898页

作者：秦勇张政白建平刘东海田永东中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室江苏徐州221008 山西蓝焰煤层气集团有限责任公司山西晋城048006

长期以来,沁水盆地南部丰富的太原组煤层气资源无法规模性动用,煤层气单井产量难以进一步提高,合层排采产出水来源得不到有效判识,合排难易程度无法客观评价。面对这些生产技术难题,基于28口单层及合层排采井产出水样品的微量元素测试分... 详细信息

长期以来,沁水盆地南部丰富的太原组煤层气资源无法规模性动用,煤层气单井产量难以进一步提高,合层排采产出水来源得不到有效判识,合排难易程度无法客观评价。面对这些生产技术难题,基于28口单层及合层排采井产出水样品的微量元素测试分析,建立了产出水来源判识及合层排采可行性评价方法,进而以7口合层排采井为例进行了初步判识。分析表明,煤层气井产出水微量元素中蕴含着丰富的产出水来源信息,基于水岩作用原理可合理提取产出水源解析的特征微量元素。在甄别煤储层返排清污程度基础上,初步建立了由提取产出水特征微量元素、建立单煤层产出水特征微量元素标准模板、产出水来源与合排可行性判识3个步骤构成的评价流程。应用这一方法,在7口合层排采井中识别出产出水来源和层间干扰程度的3种情况。

关键词：沁水盆地煤层气井合层排采产出水微量元素源解析

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煤层气合层排采井产能影响因素分析

煤炭科学技术 2019年第9期47卷 126-131页

作者：王少雷王有坤张祝平李哲远冯云飞贵州省非常规天然气勘探开发利用工程研究中心有限公司贵州贵阳550081 贵州天然气能源投资股份有限公司贵州贵阳550081

为了探索煤层气合层排采井产能影响主控因素和层间干扰规律,以贵州黄泥塘向斜某煤层气勘探开发试验区的上煤层组物性参数为数据来源,利用COMET3数值模拟软件建立多因素多水平的两层合采地质模型,采用正交试验设计13因素3水平正交表和级... 详细信息

为了探索煤层气合层排采井产能影响主控因素和层间干扰规律,以贵州黄泥塘向斜某煤层气勘探开发试验区的上煤层组物性参数为数据来源,利用COMET3数值模拟软件建立多因素多水平的两层合采地质模型,采用正交试验设计13因素3水平正交表和级差分析法,模拟结果显示合层排采主控因素由大到小依次为:临储比、储层渗透率、含气量、孔隙度、层间距、甲烷吸附时间及层厚。采用单因素敏感性分析法,分别对临储比、储层渗透率、含气量和层厚4个因素的敏感性进行模拟,模拟结果显示在压力系数相同的条件下层间干扰现象不存在,并分析得出合层排采采收率主控因素是临储比和储层渗透率。

关键词：煤层气合层排采敏感性分析层间干扰储层渗透率

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煤层气井单层与合层排采异同点及主控因素

煤炭学报 2012年第8期37卷 1354-1358页

作者：李国彪李国富中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083 霍州煤电集团有限责任公司山西霍州031400 中国科学院研究生院地球科学学院北京100049 山西晋城煤业集团煤层气产业发展局山西晋城048006

为了查明山西沁南地区煤层气井3号和15号煤层合层排采是否可行,根据煤层气垂直井产气特点,在系统分析煤层气垂直井合层排采的关键控制和影响因素基础上,得出产气液面高度、储层压力梯度、供液能力和渗透率的差异是影响两层煤合层排采的... 详细信息

为了查明山西沁南地区煤层气井3号和15号煤层合层排采是否可行,根据煤层气垂直井产气特点,在系统分析煤层气垂直井合层排采的关键控制和影响因素基础上,得出产气液面高度、储层压力梯度、供液能力和渗透率的差异是影响两层煤合层排采的主控因素,并得出其合层排采的适合条件;根据沁南地区寺河矿区煤层气井勘探开发资料,从4个方面系统剖析了寺河矿区是否适合合层排采。研究结果表明:寺河矿区这些条件均满足,较适合合层排采。现场单层排采和两层煤合层排采的产气试验验证了理论分析的可靠性。

关键词：煤层气井单层排采合层排采主控因素寺河矿区

大倾角储层合层排采储层差异对煤层气井产能的影响

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中国石油和化工标准与质量 2023年第12期43卷 48-51页

作者：胡永韦波武鸿飞李鑫新疆维吾尔自治区煤田地质局一五六煤田地质勘探队新疆乌鲁木齐830009 新疆中亚造山带大陆动力学与成矿预测自治区重点实验室新疆大学新疆乌鲁木齐830017

为揭示大倾角储层合层排采层间差异对煤层气井产能的影响,数值模拟了储层物性和展布等参数差异对合层排采产能的影响,结果表明:(1)渗透率差异影响了煤层气井产气峰值出现快慢和数量;(2)孔隙度、煤厚、朗氏压力、朗氏体积等层间差异非影... 详细信息

为揭示大倾角储层合层排采层间差异对煤层气井产能的影响,数值模拟了储层物性和展布等参数差异对合层排采产能的影响,结果表明:(1)渗透率差异影响了煤层气井产气峰值出现快慢和数量;(2)孔隙度、煤厚、朗氏压力、朗氏体积等层间差异非影响合采产能的关键要素;(3)大倾角储层靶点储层位于统一压力系统,利于合层排采。

关键词：煤层气大倾角储层合层排采产能数值模拟

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多煤层煤层气井分层控压合层排采技术及装备

煤炭科学技术 2018年第6期46卷 114-118,188页

作者：杜新锋郭盛强张群张东亮乔康吴静李林王正喜杜志强中国煤炭科工集团西安研究院有限公司陕西西安710054 山西蓝焰煤层气集团有限责任公司山西晋城048204

为解决多煤层煤层气开发目前面临的产气量难以叠加、储层伤害难以控制等问题,提出多煤层煤层气分层控压合层排采技术,该技术分为双泵三通道双煤层分层控压合层排采技术和双套管多煤层分层控压合层排采技术;并研制了配套的合层抽采泵、... 详细信息

为解决多煤层煤层气开发目前面临的产气量难以叠加、储层伤害难以控制等问题,提出多煤层煤层气分层控压合层排采技术,该技术分为双泵三通道双煤层分层控压合层排采技术和双套管多煤层分层控压合层排采技术;并研制了配套的合层抽采泵、封隔器、排采监测设备等多煤层分层控压合层排采排采装置。实践结果表明:该技术可实现排采中用不同的动液面控制不同的煤层,提高煤层气排采效率和产气效果。

关键词：多煤层煤层气分层控压合层排采排采装置

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煤层气合层排采流体产出特征及其控制因素

煤炭科学技术 2018年第6期46卷 143-148页

作者：熊章凯李瑞王生维李俊阳中国地质大学(武汉)资源学院湖北武汉430074

为了解煤层气合层排采井的流体产出特征及其控制因素,以沁南郑村区块的煤层气合层排采井为研究对象,系统性分析合排井的产气、产水和产煤粉特点,并得出套压、3号煤层的井底流压以及3号煤层的暴露率的影响特点。结果表明:加深泵挂到15号... 详细信息

为了解煤层气合层排采井的流体产出特征及其控制因素,以沁南郑村区块的煤层气合层排采井为研究对象,系统性分析合排井的产气、产水和产煤粉特点,并得出套压、3号煤层的井底流压以及3号煤层的暴露率的影响特点。结果表明:加深泵挂到15号煤层,会对合排井的流体产出造成一定的影响;早期套压下降过程中,应该将套压压降速率控制在0.001 0~0.001 2 MPa/d,后期套压下降或突降过0.2 MPa时,日产气量趋势会从上升变为下降,套压上升或突升过0.2 MPa时,日产气量趋势会从下降变为上升;3号煤层暴露并不一定会使得产气下降。且当煤层暴露时将套压控制在0.2 MPa以上,是可以有效解决3号煤层暴露导致产气量降低的问题。同时,在套压控制在0.2 MPa以上的这段时间里,将3号煤层暴露,有助于合排井产气。

关键词：煤层气抽采合层排采流体特征控制因素